Khảo sát thành phần hóa học của trái khổ qua (momordica charantia l.)

Tạp chí Khoa học 2011:19a 53-59 Trường Đại học Cần Thơ 53 KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TRÁI KHỔ QUA (MOMORDICA CHARANTIA L.) Ngô Hải Đăng1, Phùng Văn Trung2 và Nguyễn Ngọc Hạnh2 ABSTRACT From fruits of Momordica charantia L., two compounds: uracil (I, Figue 1) and momordicoside K (II, Figue 2) was isolated from ethyl acetate extract. Their structures were elucidated by modern spectrometric methods and compared with published data. Keywords: Momordica charantia L., uracil, momordicoside K. Title: Research on chemical composition of the fruits of Momordica charantia L. TÓM TẮT Từ trái Khổ qua, hai chất: uracil (chất I, Hình 1) và momordicoside K (chất II, Hình 2) đã được cô lập từ cao ethyl acetate. Hai chất này được xác định bằng các phương pháp phổ hiện đại và so sánh với tài liệu đã công bố. Từ khóa: Mướp đắng, khổ qua, uracil, momordicoside K. 1 GIỚI THIỆU Khổ qua có tên khoa học là Momordica charantia L. thuộc họ Bầu bí (Cucurbitaceae), do có vị đắng nên còn được gọi là Mướp đắng, Lương qua, là loại dây leo (Đỗ Tất Lợi, 1995). Trái Khổ qua có vị đắng, tính hàn, không độc, được trồng ở khắp nơi trên thế giới để lấy trái ăn và chữa một số bệnh như đái tháo đường, loét dạ dày, mụn nhọt, giải nhiệt, sáng mắt, giảm đau,… và một số bệnh khác (Đỗ Huy Bích và các tác giả, 2003). Trong những năm gần đây, có nhiều tác giả trên thế giới cũng như nước ta đã quan tâm nghiên cứu thành phần hóa học và tác dụng sinh học của trái Khổ qua. Ở Việt nam, các tác giả Phạm Văn Thanh, Phạm Kim Mãn, Đoàn Thị Nhu,… đã chứng minh tác dụng hạ đường huyết của nhóm glycoside trên thỏ gây đái tháo đường thực nghiệm bằng Alloxan (Phạm Văn Thanh et al., 2001). Năm 2007, các tác giả Nguyễn Ngọc Hạnh, Phùng Văn Trung, Phan Nhật Minh,… đã phân lập charantin từ trái Khổ qua và thử hoạt tính ức chế α-glucosidase. Với mục đích góp phần khảo sát thành phần hóa học của Khổ qua trồng tại Phú Yên, trong bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả cô lập và nhận danh cấu trúc hai chất từ dịch chiết ethyl acetate của trái Khổ qua. 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Nguyên liệu Nguyên liệu được trồng tại huyện Đông Hòa tỉnh Phú Yên do Trung tâm Nghiên cứu và Sản xuất Dược liệu miền Trung cung cấp, là những trái Khổ qua đã già thuộc loại trái nhỏ, màu xanh đậm, rất đắng. Trái được loại hạt, cắt thành lát nhỏ, 1 Cao đẳng cộng đồng Vĩnh Long 2 Viện Công Nghệ Hóa Học, Viện KH & CN Việt Nam Tạp chí Khoa học 2011:19a 53-59 Trường Đại học Cần Thơ 54 sấy khô ở nhiệt độ dưới 60oC trên hệ thống sấy nguyên liệu đến khối lượng không đổi. 2.2 Phương pháp trích ly và cô lập 2.2.1 Phương pháp trích ly Trái Khổ qua khô (4.5 kg), được chiết với ethanol 95o. Cô loại dung môi thu được cao TT (537 g). Sau khi loại béo bằng petroleum ether (PE) và trích với ethyl acetate (EtOAc) thu được cao TE (219 g). 2.2.2 Cô lập hợp chất Cao TE được tiến hành sắc ký cột với silica gel pha thường, với hệ giải ly là hỗn hợp petroleum ether (PE) và chloroform (CHCl3), CHCl3 và methanol (MeOH) với độ phân cực tăng dần. Bảng 1: Kết quả sắc ký cột thường cao TE Phân đoạn Hệ dung môi Kết quả thử TLC 1 PE:CHCl3 = 5:5 Vết kéo dài 2 PE:CHCl3 = 4:6 Có nhiều vết 3 PE:CHCl3 = 3:7 Có 2 vết đậm 4 PE:CHCl3 = 2:8 Vết kéo dài 5 PE:CHCl3 = 1:9 Vết kéo dài 6 CHCl3 = 100% Có 2 vết đậm (Cao TE6) 7 CHCl3:MeOH = 95:5 Có 2 vết đậm 8 CHCl3:MeOH = 9:1 Có nhiều vết 9 CHCl3:MeOH = 85:15 Có nhiều vết 10 CHCl3:MeOH = 8:2 Có nhiều vết Ở Phân đoạn 7, kết tinh nhiều lần thu được chất I. Ở phân đoạn 6, thu được cao TE6, tiến hành sắc ký cột với silica gel pha thường, với hệ giải ly là hỗn hợp CHCl3 và MeOH với độ phân cực tăng dần. Bảng 2: Kết quả sắc ký cột thường cao TE6 Phân đoạn Hệ dung môi Kết quả thử TLC 1 CHCl3:MeOH = 95:5 Nhiều vết 2 CHCl3:MeOH = 95:5 Có 1 vết đậm 3 CHCl3:MeOH = 93:7 Có 2 vết chính 4 CHCl3:MeOH = 9:1 Có 2 vết chính 5 CHCl3:MeOH = 88:12 Nhiều vết 6 CHCl3:MeOH = 85:15 Nhiều vết Ở phân đoạn 2, kết tinh nhiều lần thu được chất II. 2.3 Phương pháp nhận danh cấu trúc - Phổ cộng hưởng từ hạt nhân: 1H-NMR, 13C-NMR, COSY, DEPT, HSQC, HMBC được ghi trên máy Bruker Avance 500 MHz và Varian 600 MHz độ dịch chuyển hóa học (δ) được tính theo ppm, hằng số tương tác (J) tính bằng Hz. - Phổ hồng ngoại được đo trên máy VECTOR 22, dùng viên nén KBr. Tạp chí Khoa học 2011:19a 53-59 Trường Đại học Cần Thơ 55 - Phổ khối lượng được đo trên máy 1100 series LC/MS Trap Agilent. - Điểm nóng chảy được đo trên máy Electrothemal 9100 (UK) dùng mao quản không hiệu chỉnh. - Sắc ký lớp mỏng sử dụng bản nhôm silica gel Merck 60F254 tráng sẵn dày 0,2mm. - Sắc ký cột dùng silica gel 60, cỡ hạt 0.04-0.06 mm, Scharlau GE 0048. 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nhận danh cấu trúc chất I - Chất I có dạng bột màu trắng, nóng chảy ở 250oC. - Sắc ký lớp mỏng (TLC) hiện màu xám dưới đèn tử ngoại, màu vàng trong hơi Iod, không hiện màu với dung dịch H2SO4 10% trong EtOH. Rf = 0.32 (CHCl3:MeOH = 85:15) - Phổ hồng ngoại IR (KBr, νmax, cm-1): 3112 (N-H), 2986-2821 (C-H), 1717 (C=O), 1669 (C=C). - Phổ 13C-NMR (DMSO, δ ppm) kết hợp với phổ DEPT cho thấy 2 nhóm –CH= ở 100.2 và 142.1 ppm, 2 nhóm >C=O ở 151.4 và 164.3 ppm. - Phổ 1H- NMR (DMSO, δ ppm) cho thấy 2 proton metin kề nối đôi (-CH=) với tương tác ortho ở 5.44 (d, J = 7.5, H5) và ở 7.37 (d, J = 7.5, H6), 2 proton ở 10.89 (2H, brs) của nhóm NH. - Phổ HMBC cho thấy sự tương tác giữa: H5 với C6 và C4; H6 với C5, C2 và C4. Như vậy, dựa vào các kết quả phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, HMBC (Bảng 3) và so sánh với tài liệu đã công bố [Võ Thị Nga và các tác giả, 2007], chúng tôi nhận danh chất I là Pyrimidine-2,4-(1H, 3H)-dione (hay uracil) có công thức cấu tạo như Hình 1. HN H N OO 1 2 3 4 56 H N H N H H 5 2 1 3 6 O 4 O Hình 1: Công thức cấu tạo của chất I và tương tác HMBC Tạp chí Khoa học 2011:19a 53-59 Trường Đại học Cần Thơ 56 Bảng 3: Dữ liệu phổ 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT và HMBC của chất I Vị trí C/H 13C-NMR (δ ppm ) DEPT 90 DEPT 135 Nhóm C 1H-NMR (δ ppm, J = Hz) HMBC (H → C) 1 >N–H 10.89 (1H, brs) 2 151.4 Biến mất Biến mất >C=O 3 >N–H 10.89 (1H, brs) 4 162.3 Biến mất Biến mất >C=O 5 100.2 + + –CH= 5.43–5.45 (1H, d, J = 7.5) H5 → C6, C4 6 142.1 + + –CH= 7.36–7.38 (1H, d, J = 7.5) H6 → C5, C2, C4 3.2 Nhận danh cấu trúc chất II - Chất II có dạng bột màu trắng, nóng chảy ở 236-237oC. - Sắc ký lớp mỏng (TLC) không hiện màu dưới đèn tử ngoại, hiện màu hồng với dung dịch H2SO4 10% trong EtOH. Rf = 0.437 (CHCl3:MeOH = 85:15). - Phổ 13C-NMR (DMSO, δ ppm) cho thấy trong phân tử có 37 cacbon, kết hợp với HSQCAQ cho thấy có 6 cacbon tứ cấp và 8 nhóm CH2. Từ khoảng 14.7–28.6 có tổng cộng 12 mũi cacbon (14.7, 17.7, 18.6, 20.9, 21.8, 25.5, 25.6, 26.1, 26.8, 26.9, 28.6, 28.6), kết hợp với HSQCAD ta thấy có 5 nhóm CH2, do đó khẳng định 7 cacbon còn lại là CH3. Từ đó có thể dự đoán phân tử có khung triterpene. Ngoài ra, mũi cacbon ở 99,9 là mũi đặc trưng của cacbon acetal (O–CH–O) và 4 cacbon loại >CH–O của phân tử đường cộng hưởng trong vùng từ 70.4 đến 77.1 chứng tỏ đây là một triterpene có gắn một đơn vị đường. - Bên cạnh đó phổ 13C-NMR cho thấy bốn mũi ở 120.8, 127.6, 136.9 và 146.6 cho thấy phân tử có 2 nối đôi, kết hợp với HSQC cho thấy một mũi đôi tại H6 (d, J = 4.3 Hz, 1H) tương tác với C-6 ở 120.8 ppm, đồng thời kết hợp HMBC cho thấy H6 tương tác với C4, C7 và C10 chứng tỏ nối đôi nằm trên C5 và C6. Đồng thời với HMBC cho thấy tương tác giữa C24 với H26 và H27 chứng tỏ liên kết đôi tại C23 và C24; ngoài ra, H24 ở 5.35 (d, J = 13.5 Hz, 1H) có hằng số J lớn chứng tỏ H23 và H24 ở vị trí trans. - Phổ 13C-NMR cho tín hiệu C19 ở 206.4 đặc trưng cho nhóm aldehyde, HMBC cho tín hiệu tương tác giữa H8 và C19 chứng tỏ nhóm aldehyde gắn vào vị trí 9. - Phổ 1H- NMR (DMSO, δ ppm) và HSQC cho thấy một mũi đôi H6 ở 5.71 (d, J = 4.3 Hz, 1H) chứng tỏ ở vị trí 7 có gắn nhóm thế. Phổ 13C-NMR cho thấy tín hiệu mũi C7 ở 70.3 (C-O), đồng thời, HMBC cho thấy tương tác giữa H1’ với C7 chứng tỏ phần đường gắn ở vị trí 7. - Phổ 13C-NMR cho tín hiệu ở 49.2 đặc trưng cho nhóm –OCH3, kết hợp HMBC cho thấy tương tác giữa proton metoxy với C25 chứng tỏ nhóm –OCH3 gắn vào vị trí 25. - Phổ 13C-NMR cho mũi C3 (C-O) ở 74.4 tương ứng với proton H3 (3.39) có tương tác HMBC với C1 và C5 chứng tỏ có 1 nhóm -OH gắn ở vị trí 3. Tạp chí Khoa học 2011:19a 53-59 Trường Đại học Cần Thơ 57 Như vậy, dựa vào những dữ liệu phổ 1H- NMR, 13C-NMR, COSY, HSQC và HMBC (Bảng 4) và so sánh với tài liệu đã công bố [Hikaru Okabe, Yumi Miyahara and Tasuo Yamauchi, 1982] chúng tôi nhận danh chất II là 3-O-β-D- glucopyranoside của 3β,7β-dihydroxy-25-methoxycucurbita-5,23-dien-19-al (hay momordicoside K) có công thức cấu tạo như hình 2. HO OMe 12 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2021 22 23 24 25 26 27 28 29 303 O 1' 2'3' 4' 5' 6' OHC O HO H OH OH HO Hình 2: Công thức cấu tạo chất II Bảng 4: Dữ liệu phổ 1H, 13C-NMR, COSY và HMBC của chất II Vị trí C/H 1H-NMR (δppm; J = Hz) 13C-NMR δppm Loại carbon COSY 1H → 1H HMBC 1H → 13C 1 1.40 (1Ha, d, J = 9.2 ) 1.32 (1Hb, m) 20.9 –CH2– H1, H2, H10 2 1.85 (1Ha, m); 1.5 (1Hb, m) 28.6 –CH2– H1, H3 3 3.39 (1H, m) 74.4 >CH–O H2 C5, C1 4 41.0 >C< 5 146.6 =C< 6 5.71 (1H, d, J = 4.3) 120.8 =CH– H7 C4, C7, C10 7 4.09 (1H, d, J = 5.1) 70.3 –CH-OH H6 C5, C6, C9, C1′ 8 1.94 (1H, s) 43.6 –CH< C6, C7, C19, C10, C30 9 49.4 >C< 10 2.45 (1H, d, J = 12.6) 35.5 –CH< H1 C1, C5, C9, C19 11 1.32 (1Ha, m); 2.18(1Hb, m) 21.8 –CH2– H12 C9, C10, C12, C19 12 1.54 (1Ha, m); 1.61(1Hb, m) 28.6 –CH2– H11 C13, C14 13 44.9 >C< 14 47.3 >C< 15 1.32 (1Ha, m); 1.22 (1Hb, m) 33.9 –CH2– H16 16 1.3 (1Ha, m); 1.85(1Hb, m) 26.9 –CH2– H15 17 1.45 (1H, dd, J = 17.9, 49.2 –CH< 20 C20 Tạp chí Khoa học 2011:19a 53-59 Trường Đại học Cần Thơ 58 8.9) 18 0.81 (3H, s) 14.7 –CH3 C12, C13 19 9.69 (1H, s) 206.4 –CH=O C9, C11 20 1.55 (1H, m) 35.5 –CH< H21, H22 21 0.88 (3H, d, J = 6.2) 18.6 –CH3 H20 C17, C20, C22 22 1.77 (1Ha, m) 2.13 (1Hb, d, J = 13.3) 38.8 –CH2– H20, H23 C20, C23 23 5.48 (1H, m) 127.6 –CH< H22, H24 C22, C24, C25 24 5.35 (1H, d, J = 13.5) 136.9 –CH< H23 C22, C23, C25, C26, C27 25 74.2 >C< 26 1.16 (3H, s) 26.1 –CH3 C24, C25, C27 27 1.16 (3H, s) 25.6 –CH3 C24, C25, C26 28 0.97 (3H, s) 26.8 –CH3 C3, C4, C5, C29 29 1.12 (3H, s) 25.5 –CH3 C3, C4, C5, C28 30 0.71 (3H, s) 17.7 –CH3 C13, C14, C15 -OMe 3.0 (3H, s) 49.2 –CH3 C25 1′ 4.07 (1H, d, J = 7.8) 99.9 –CH< C2′ C7, C3′ 2′ 2.90 (1H, t, J = 8.2) 73.2 –CH< C1′, C3′ C1′, C6′ 3′ 3.10 (1H, dd, J = 16.9, 8.5) 77.1 –CH< C2′, C4′ C2′, C4′ 4′ 3.03 (1H, m) 70.4 –CH< C3′ C3′, C5′ 5′ 3.03 (1H, m) 76.9 –CH< 6′ 3.43 (1H, d, J = 11.0) 3.65 (1H, d, J = 11.5) 61.1 –CH2– C5′ C5′ 4 KẾT LUẬN Từ trái Khổ qua già thu hái tại Phú Yên, chúng tôi đã cô lập và nhận danh được hai hợp chất là uracil (chất I) và momordicoside K (chất II). Cấu trúc hóa học của chúng được xác định bằng các phương pháp phổ nghiệm và so sánh với các tài liệu đã công bố. TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Tất Lợi, 1995, Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, NXB Khoa học và Kỹ thuật, trang 916. Đỗ Huy Bích, Đặng Quang Chung, Bùi Xuân Chương, Nguyễn Thượng Dong, Đỗ Trung Đàm, Phạm Văn Hiền, Vũ ngọc Lộ, Phạm Duy Mai, Phạm Kim Mãn, Đoàn Thị Thu, Nguyễn Tập, 2003, Viện Dược Liệu, Cây thuốc và động vật làm thuốc ở Việt Nam, tập II, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật, tập II, trang 335-341. Nguyễn Ngọc Hạnh, Phùng Văn Trung, Phan Nhật Minh, Nguyễn Đông Trúc, Phạm Thị Thùy Dương, Lê Thị Kim Hà, Lê Thị Tuyết Anh, 2007, Phân lập charantin từ trái mướp đắng (Momordica charantia L.) và thử hoạt tính ức chế α-glucosidase, Tuyển tập các công trình hội nghị Khoa học và Công nghệ Hoá học hữu cơ toàn quốc lần thứ tư, trang 376-381. Phạm Văn Thanh, Phạm Xuân Mãn, Đoàn Thị Nhu, Nguyễn Thượng Dong, 2001, Nghiên cứu thành phần hóa học của cây mướp đắng và chứng minh tác dụng hạ đường máu của nhóm glycosid trên thỏ gây đái tháo đường, Tạp chí Dược liệu, tập 6, số 2+3, trang 48-54. Tạp chí Khoa học 2011:19a 53-59 Trường Đại học Cần Thơ 59 Phùng Văn Trung, Nguyễn Ngọc Hạnh, Võ Hồng Thái, 2004, Phân lập và nhận dạng cấu trúc các hợp chất cucurbitacin glycoside từ hạt Mướp đắng (Momordica charantia L.), Tạp chí Dược học, số 12, trang 6-9. Võ Thị Nga, Gerhard Maas, Nguyễn Kim Phi Phụng, Nguyễn Ngọc Sương, 2007, Khảo sát hóa học cây xuân hoa đỏ Pseuderanthemum palatiferum (Nees) radlk. Họ ô rô (acanthaceae), Tuyển tập các công trình hội nghị Khoa học và Công nghệ Hoá học hữu cơ toàn quốc lần thứ tư, trang 465 – 469. Hikaru Okabe, Yumi Miyahara, Tasuo Yamauchi, Kazumoto Miyahara and Toshio Kawasaki, 1980, Studies on the Constituents of Momordica charantia L. I. Isolation and Characterization of Momordicosides A and B, Glycosides of a Pentahydroxy-cucurbitane Triterpene, Chem. Pharm. Bull. Vol 28(9), pp. 2753-2762. Hikaru Okabe, Yumi Miyahara and Tasuo Yamauchi, 1982, Studies on the Constituents of Momordica charantia L. IV. Characterization of New Cucurbitacin Glycosides of the Immature Fruits. Structures of the Bitter Glycosides, Momordicosides K and L, Chem. Pharm. Bull. ,Vol 30(12), pp. 4334-4340. Majekodunmi. O. Fatope, Yoshio Takeda, Hyroyasu Yamashita, 1990, New Cucurbitane Triterpenoids from Momordica charantia. Journal of Natural Products, Vol 53(6), pp. 1491-1497. Phương Mai Mai, Ngoc Hanh Nguyen, Thi Hanh Nguyen, 2003, Hypoglycemic activity of Momordica charantia L. fruit extracts in streptozotoxin – induced diabetic mice. Proceedings of the thirth Indochina Conference on Pharmaceutical Sciences, pp. 20-23.